基于SUSAN和Hough变换的直线边缘亚像素定位方法

提出了一种基于SUSAN算法和Hough变换的直线边缘亚像素定位方法.在该方法中,给出了SUSAN算法模板选择的依据,同时定义了直线边缘响应函数并引入加权Hough变换.首先,利用直线边缘响应函数对直线边缘进行提取;然后对具有响应值的灰度点进行Hough变换并将该响应值作为权值记入参数空间累加器,得到粗定位;在粗定位的基础上对映射区进行局部细化,并对区域内点进行拟合,最终得到直线边缘精定位.实验证明:直线边缘定位精度可达0.3 pixels,同时为解析曲线亚像素定位提供了一种新的思路.     

刀具轮廓亚像素精度阈值分割算法研究

提取亚像素精度边缘轮廓是完成刀具几何参数精确测量的重要环节。该文研究了一种简单有效的方法,该算法基于灰度阈值分割定位像素级边缘,并经双线性插值法细分完成亚像素边缘轮廓的提取。最后设计实验对比分析了该算法以及基于Canny和Sobel算子的亚像素边缘检测算法所提取轮廓的特点。结果表明在准确的前提下,对高对比度图像应用该算法后,能比后两者更快速地完成边缘轮廓提取。     

一种改进的灰度矩亚像素边缘定位方法

针对传统边缘检测方法存在的定位精度差、抗噪声干扰能力弱等问题,提出了一种运用一维灰度矩确定亚像素边缘位置的新方法.首先采用阈值分割来获得图像边缘所在的位置范围,然后以阈值分割边界点拓展像素做边缘粗定位,再以粗定位边缘点拓展像素做精定位,直到两次精定位结果相差小于0.01像素即可确定边缘位置.实验结果证明,与其他亚像素边缘定位方法相比,基于所提方法的边缘定位精度分别为0.05个像素(标准图像)和0.14个像素(实际图像).     

光笔式视觉坐标测量中基于曲线拟合的图像处理方法

提出了光笔式视觉坐标测量中被测特征点像面坐标的提取方法。依据数字图像处理理论并结合测量系统中被测特征点的成像特点,给出了图像预处理过程及实际处理结果;采用基于灰度质心法的径向截面扫描法对图像边缘进行亚像素级检测;应用平面内任意位置椭圆的最小二乘曲线拟合法对椭圆形光斑中心的像面坐标进行了提取,实验结果表明该方法的提取精度为0.1个像素。     

基于图像亚像素真空开关分闸速度的检测

操动机构运动参数是影响真空开关开断性能的重要因素之一,如何高精度检测操动机构运动参数是该领域重要研究课题。本文以操动机构分闸速度为研究对象,据电弧实验触头运动序列图像中电弧边缘与触头边缘重合的特点,分别采用二次多项式插值法、灰度矩法亚像素边缘检测法对动触头精确定位,实现真空电弧亚像素边缘点提取,采用霍夫变换剔除干扰点,而后对有效的电弧边缘点拟合,得到电弧真正的边缘位置,最后用帧间平均速度代替触头运动瞬时速度。结果表明,基于灰度矩的亚像素边缘检测法对动触头定位精度可达0.01~0.35像素,且分闸速度拟合曲线较平滑,拟合误差较小,且其检测精度具有一定的稳定性,可行性好。     

光伏电池边缘检测算法研究

为了满足晶硅光伏电池视觉印刷高精度边缘定位要求,本文提出了一种改进的亚像素边缘定位算法.该算法首先应用Sobel算子和线性插值得到边缘垂直方向上新的边缘图像;最后对插值的边缘图像使用改进的灰度矩算子,得到的亚像素边缘.同时本文进行改进亚像素检测算法与传统亚像素检测算法的精度及鲁棒性对比实验.结果表明:本文算法比传统亚像素定位算法有着更好的定位精度和鲁棒性,直线检测精度能达到1μm;在高噪声污染的图像有着较高的检测精度,其标准差为0.195μm.     

一种无衍射激光图像亚像素边缘检测方法

为进一步提高无衍射激光图像的定中精度,提出了一种亮环亚像素级边缘点检测方法.首先,采用局域亮度最大方法,提取亮环像素级屋脊边缘点;然后,利用线性插值算法对每一像素级边缘点进行亚像素处理进而获得亚像素边缘点;最后,用最小二乘方法,将亚像素边缘点拟合定中.分别对距离光源40 m、50 m、60 m处,各连续拍摄的50幅图像(图像分辨率为640×480,光靶分辨率为0.057 2 mm/pixel)进行了处理,各位置处的亚像素级边缘点x方向定中标准差分别为0.021 4 nm、0.037 2 mm和0.042 3mm,y方向定中标准差分别为0.022 8 mm、0.035 1 mm和0.043 7 mm,明显优于像素级边缘点,实验结果表明,该方法切实可行.     

基于亚像素边缘的摄像机标定板特征提取算法

目的在视觉测量领域,摄像机的标定精度是最终测量精确度的决定性因素,为了提高标定板特征的提取精度,提出一种基于亚像素边缘的提取方法。方法针对圆点标定板,首先采集标定板图像,对图像进行处理,获取像素级别边缘,然后以边缘像素点为中心,取3×3的数字窗口计算梯度方向,在梯度方向上进行像素点灰度的双曲正切拟合,获取亚像素级别边缘,最后对亚像素边缘按照圆形进行拟合,求得圆心坐标。结果实验表明算法的分辨率达到0.03个像素,精度可达0.1个像素。结论该算法具有稳定可靠,精度高,运算速度快等特点,能够应用于图像拼接和分割,特征提取和摄像机标定等领域。     

基于计算机视觉的齿形参数测量系统

介绍了基于计算机视觉的齿形参数测量系统组成,建立了测量软件框架,提出齿形齿距及压力角两个参数的测量算法.首先利用计算机视觉系统获取齿形原始图像,经边缘提取,数据处理去除小完整齿面后,利用拐点处曲率突变,通过最小二乘法提取齿形特征段.最后根据齿面灰度特征,分别应用曲线拟合及灰度质心迭代两种算法求取亚像素边缘,对边缘进行直...     

高斯线法提取传感光纤不规则平面路径研究

高精度分布式光纤传感技术具有超高空间分辨率,可用于高应变梯度的结构形变测量。针对表贴式分布式传感光纤应变监测数据重构中的测点坐标偏差问题,提出一种基于高斯线检测的传感光纤测点坐标序列提取方法。首先利用传感光纤在物体表面所形成的高度差借助方形无影光源从侧面照明提升光纤在物体表面的区分度,采用基于Canny算法的亚像素边缘检测技术获取传感光纤目标区域,并筛选特性去除干扰边缘,最后由高斯线检测方法提取光纤中心路径,进而分段获得实际传感光纤测点坐标值。据实验表明,该文方法能有效去除粘胶等噪点准确检测平面传感光纤,并对其非规则曲线路径进行重构。     

高抗振性大口径钢管动态直径测量系统

针对目前各大行业对钢管直径在线测量精度的需求,设计提出了一种基于亚像素的双CCD测量钢管直径的系统方法。该系统利用双CCD横向拍摄钢管,利用摄像机标定确定钢管、相机及其他相关设备的相对坐标,以及测量系统的内、外参数,对两相机采集到的图像利用差分法确定大致边缘区域,利用边缘区域亚像素边缘检测方法确定精确钢管边缘。根据得到的坐标值做外接四边形,采用最小二乘法求其内切圆的圆心坐标(即钢管的圆心坐标),最终确定钢管的直径。实验结果表明:本文直径测量方法抗振性能强、精度高,钢管直径的精度误差≤0.2%。利用亚像素方法的钢管直径测量技术,测量精度高,抗振性能强,适用于工业高速在线测量。     

基于机器视觉的光纤端面几何参数测量研究

研究了一种基于机器视觉的光纤几何参数测量方法。该方法运用数字图像处理算法,首先,读取光纤端面图片,采用Deriche边缘检测算法进行图像分割;然后,利用去伪边缘算法完成对有效边缘的提取及合并;最后,进行曲线拟合,完成对光纤端面几何参数的测量。实验结果表明：该方法操作简便,算法复杂度低,光纤端面边缘拟合精确度较高,数据检测速度快,可以精确高效地检测出光纤端面几何参数的数据,对涂覆层直径的重复测量精度可达0.021μm,涂覆层圆度重复测量精度可达0.043%。     

A sub-pixel edge detection algorithm based on Zernike moments

Abstract

A novel hybrid technique of combining an improved morphological gradient operator and Zernike moments, named MGZ edge detection algorithm, is developed to meet the stringent requirements for measuring accuracies of charge coupled device metrology system. The mathematical morphological gradient and Zernike moment algorithm are discussed based on the pixels grey-scale and spatial structure information of the images. To improve the algorithm process, the image edge is oriented and extracted by using improved morphological gradient operator firstly; then, the calculation errors of the typical ideal step edge model are analysed and corrected by the proposed error compensation formula. The edge point is relocated with sub-pixel accuracy by means of Zernike moment operator based on the edge point vectors and the threshold value. Finally, the sub-pixel edge detecting of the image is attained. The extensive experimental results show that the measuring error of the edge point is compensated reliably and accurately, and the new algorithm has short operation time, more precise and stronger robustness to noise than the prior similar algorithms. Meanwhile, the proposed method can well meet the need of charge coupled device metrology system for sub-pixel edge detection.     

重采样和曲面拟合的图像匹配方法

模式识别中的目标匹配和定位是一个传统问题,但是大多数经典算法其定位精度都是象素级的.图像的亚象元匹配算法,可以突破物理分辨率的限制,把匹配和定位精度从象素级提高到亚象元级,从而满足大规模集成电路制造、摄影测量、工业检测和目标检测等应用对精度的要求.将重采样方法和曲面拟合法有机结合的图像亚象元匹配方法,既有重采样方法精度高的优势,同时通过曲面拟合法加快了计算速度,减少了所需时间.实验结果证明了这种基于重采样和曲面拟合的图像亚象元匹配算法的有效性.     

基于光电检测的陶瓷插芯内孔同轴度检测研究

针对陶瓷插芯微小内孔同轴度检测问题,提出一种基于CCD与图形处理技术的检测微小内孔方法.根据类拐点法提取算法求出内孔边缘轮廓,利用最小二乘法拟合圆曲线求出内孔圆心轨迹,再利用代数恢复法对误差进行优化计算.通过CCD摄取小孔图像,并应用显微镜将小孔放大,在显示屏上划分0.01mm精度的刻度标尺,通过按压工件带动工件旋转,使内孔边缘的跳动量直接显示在刻度线上.     

直线拟合方法在一维图像边缘检测中的应用

在线阵CCD测量系统中采用直线拟合方法检测一维图像边缘。首先,测量系统通过线阵CCD获得一维图像,基于阈值比较法,对图像信号设置高、低阈值,截取边缘信号的中间部分作为拟合窗口;然后,利用最小二乘法,对拟合窗口内的边缘信号进行直线拟合;最后,利用图像亮、暗电平的中间电平作为阈值截交拟合直线,以此交点作为图像边缘点的位置。实验结果和分析表明,与阈值比较法相比较,直线拟合方法具有重复精度高、稳定性好的优点,能有效抑制随机噪声的影响,因此可以有效检测一维图像边缘位置。     

Algorithm of locating the sphere center imaging point based on novel edge model and Zernike moments for vision measurement

High accuracy of locating the sphere center imaging points is crucial for the vision measurement system. This paper investigates the effect of projection projective model on extraction of the sphere center, upon which the sub-pixel edge-location algorithm based on the sphere projection model is proposed. The sphere center projection model is established by analysing the process of sphere imaging, and the sub-pixel edge-location algorithm consisted of the novel edge model and the improved Zernike moment computing is studied. The novel edge model based on the Erf (error function) is adopted for modelling the practical edge part, which obtains the edge distribution points with high precision. Then a closed-form solution of edge locating error compensation is calculated based on Zernike moments. Finally, the proposed method is verified via simulations and experiments. The relevant results show that the proposed method can accurately locate the sphere center imaging point, which further improves the precision and robustness of the vision measurement system.     

基于背景抑制与改进多尺度LSD的声呐小目标检测算法

针对声呐小目标检测由于水下环境复杂、目标回波信号弱等因素造成虚警率和误检率较高的问题,文章提出基于背景抑制和改进直线分割检测(Line Segment Detection, LSD)的检测算法。首先对原始声呐数据截取序列片段,构建多周期累积历程图,凸显运动目标轨迹线特征;其次设计边缘滤波算子,有效滤除部分背景噪声,并结合投影变换进行线特征增强,不仅实现了断裂直线重连,还抑制了剩余噪声;然后基于图像金字塔改进了多尺度LSD直线分割检测算法,有效缓解了过检测问题,大幅增加了直线平均长度;最后为了合并冗余检测信息,利用运动轨迹时空一致性特征设计后处理模块,提高了检测定位精度。通过多组无人遥控潜水器(Remotely Operated Vehicle, ROV)、潜水员、空心球靶小目标序列的湖试、海试数据的定量与可视化结果定性分析,实验结果显示,文中算法与传统LSD相比,误检率和漏检率分别降低了11.2和3.9个百分点,定位误差下降了1.495个像素。结果表明,文中所提算法大幅提高了声呐小目标检测精度,为后续水下目标识别、跟踪等任务奠定重要基础。